【導讀】據CDC統計，全美每天就有9個人死於分心駕駛。歐洲已經將駕駛員監測係統（DMS，Driver Monitoring System）列入了新車安全評估標準（Euro NCAP）的項目中，未來幾年歐盟將在所有新車型中強製配置DMS。

在我國，已對“兩客一危”等商用車車型安裝DMS係統作出強製要求，乘用車搭載要求也在推進製定中。隨著人機共駕時代到來，駕駛員監測係統（DMS）和乘客監測係統（OMS，Occupant Monitoring System）將成為新一代智能汽車的安全標配。

圖1：全球DMS市場預測

（來源：FMI）

據Future Market Insights（FMI）預估，2022年全球駕駛員監測係統市場估值為 42.466億美元，該市場將以7.5%的複合年增長率增長，到2032年達到87.709億美元。

而來自億歐智庫的預測顯示，2022年中國乘用車DMS市場規模達到了11.7億元人民幣，預計2025年的市場規模達到43.2億元人民幣，滲透率將達到30%。

圖2：中國DMS市場增長前景

（來源：億歐智庫）

座艙監測係統：人機共駕時代的標配

最早的DMS來自豐田在2006年發布的GS450h車型，係統的工作原理較為簡單
，通過一個CCD攝像頭對於駕駛員的麵部進行紅外追蹤，從而判斷其是否注意力集中。

而後隨著視覺和雷達等傳感技術的進一步成熟，DMS的監測方式更加多元化
，加入了對於人體特征的生物檢測技術
，從而提高了駕駛員信息獲取的準確性。與此同時，OMS相關的應用也隨之逐漸興起。

圖3：ECAP發布2025路線圖

（圖源：ECAP）

當前DMS的主要功能包括疲勞檢測、醉酒檢測
、分心檢測和危險行為檢測等
，主要通過對於駕駛員的麵部五官、人體體征和身體行為三個方麵來進行檢測。

麵部五官的檢測包括眨眼的頻率、眼睛的開合度
、打嗬欠的頻率
、麵部朝向等；體征的檢測包括心率
、脈搏和體溫等
；身體行為的檢測則包括對於駕駛人的手、胳膊等行為進行判斷。

圖4：駕駛員監測係統

（來源：貿澤電子）

OMS的技術原理與之類似
，但被檢測的主體變成了車內乘客
，因此更為看重對乘客的隱私保護。OMS的方案中通常會采用3D ToFdefanganlaiqudaishijiaochuanganqi，tongshipeihehaomiboleidadetizhengjiancegongneng
，shixianchengkedetizhengshibie，congerjinxinggexinghuadezuocangneichangjingshezhi。pirujianceertongshifouanzuozaianquanzuoyishang，ertonghuochongwushifoudanduliuzaichenei
，chengkedeqingxuzhuangtaidengdeng。

從係統角度來分析，不論是DMS還是OMS方案，主要的硬件組成包括攝像頭模組
、毫米波雷達
、ToF傳感器、DMS控製器
、紅外補光燈、座艙域控製器以及提示儀表等。在算法層麵
，則需要大算力芯片廠商提供算法參考和工具鏈。最終具有上下遊整合能力的AI算法企業和硬件供應商一起合作，將軟硬一體化的方案提供給主機廠。

圖5：部分DMS方案供應商

（來源：ResearchInChina）

國內DMS發展：追求高功能和差異化

據億歐智庫統計，中國2021年新發布乘用車中
，15～75萬價位區間的智能座艙滲透率達到了50%左zuo右you。智zhi能neng化hua座zuo艙cang已yi經jing成cheng為wei智zhi能neng汽qi車che發fa展zhan的de核he心xin，主zhu機ji廠chang也ye期qi望wang通tong過guo汽qi車che座zuo艙cang技ji術shu來lai尋xun求qiu差cha異yi化hua和he個ge性xing化hua的de發fa展zhan。當dang前qian在zai國guo產chan新xin勢shi力li電dian動dong車che中zhong，AR-HUD
、多屏聯動、擬人化人機交互和多模態交互等特色功能均在智能座艙中有所體現，其中DMS和OMS也是多模態交互的重要組成部分
，起到了艙內感知和監測的關鍵作用。

圖6：2021年中國乘用車智能座艙滲透率

（來源：億歐智庫）

國產造車新勢力的代表“蔚小理”，在2022年全年交付量相繼突破10萬大關
，三家代表廠商針對DMS也都有各自差異化的布局。

蔚來DMS通過車內攝像頭采集圖像信息，從而實現乘員狀態信息識別
；將DMS與輔助駕駛功能融合，當駕駛員連續駕駛超過300公裏，自動關閉NIO Pilot功能。

小鵬的DMS特色在於駕駛員安全健康監測係統，能夠進行心跳
、呼吸
、血氧飽和度等生物體征識別，對駕駛員的健康狀態進行實時監測和提醒。

理想在最新的L9車型中，則提供了“主被動結合式”的監測。車內的3D ToF傳感器
，可以實時感知座艙內乘客的環境
；方向盤後的信號攝像頭可以分析駕駛員的頭部軌跡
、眼球軌跡和麵部表情等
，實現全方位的監測。除了三家代表廠商外，國內其它的電動車廠商也在DMS上紛紛發力
，形成了差異化的競爭格局。

圖7：中國部分車型DMS係統功能對比

（來源：億歐智庫）

如上圖7所示，高功能化和全麵化是主機廠對於DMS的一致追求，但在此要求的基礎上，各家的監測方案有著不同的技術路徑選擇。

有的具備生命體征監測功能，有的則更強調圖像算法的功力
，在表情、動作和手勢識別上進行AI賦(fu)能(neng)。不(bu)論(lun)是(shi)哪(na)種(zhong)技(ji)術(shu)實(shi)現(xian)方(fang)案(an)，都(dou)是(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)提(ti)供(gong)了(le)數(shu)據(ju)基(ji)礎(chu)，在(zai)足(zu)夠(gou)的(de)數(shu)據(ju)基(ji)礎(chu)上(shang)
，則(ze)需(xu)要(yao)更(geng)高(gao)效(xiao)的(de)算(suan)法(fa)和(he)強(qiang)大(da)的(de)算(suan)力(li)來(lai)實(shi)現(xian)準(zhun)確(que)的(de)乘(cheng)員(yuan)狀(zhuang)態(tai)判(pan)斷(duan)。

中國智能汽車對於DMS方案高功能化的需求，促進了硬件廠商之間的緊密合作。各家高算力芯片廠商紛紛與傳感器廠商展開合作，實現軟件、硬件和算法整合，提供了完整的DMS方案，從而轉變為了Tier X的全新供應商角色。

座艙監測的未來：

融合整車架構，提供主動式服務

早期DMS主要是為了糾正駕駛員的不良駕駛習慣，隨著輔助駕駛係統的普及，未來進入到L3的時代後
，DMS將jiang成cheng為wei實shi現xian安an全quan駕jia駛shi的de關guan鍵jian。但dan座zuo艙cang內nei監jian測ce的de價jia值zhi並bing不bu僅jin僅jin局ju限xian在zai駕jia駛shi層ceng麵mian
，隨sui著zhe未wei來lai出chu行xing的de場chang景jing升sheng級ji，座zuo艙cang監jian測ce係xi統tong將jiang成cheng為wei整zheng個ge駕jia乘cheng體ti驗yan構gou成cheng的de關guan鍵jian。

據業內人士分享，DMS的技術發展有兩大趨勢：

未來DMS和OMS將會融合為一個完整的座艙監測係統（IMS），為座艙未來功能多樣化提供技術基礎；

車內外視覺與其他傳感器數據融合，實現車內外的安全一體化。

圖8：主機廠的DMS搭載進度

（來源：ResearchInChina）

傳統車廠在進行DMS部署的時候，大多仍傾向於直接向DMS方案供應商購買高性價比的方案，直接裝車，並未全盤考慮車輛整體的智能化體驗和未來升級路線。

新勢力車廠在進行DMS和OMS的開發時，則已經考慮到了未來的發展趨勢，因此在整車的域控架構的設計層麵
，就已經將DMS和其它域控實現了功能上的聯動
；同時在硬件預埋上
，也預留了足夠的空間用於後續應用升級。

隨著AI算法的升級，譬如情緒識別等複雜功能的識別準確度也會逐漸提高，智能化體驗便有了可靠的技術基礎。未來
，IMS將會結合駕乘人員的體征信息和車外的道路環境信息，預判用戶的意圖，提供主動式的服務
，打造更舒適的個性化駕乘空間。

圖9：座艙監測係統

（來源：貿澤電子）

座艙監測係統的關鍵：傳感器

整個座艙監測係統的功能構建，都基於前端傳感器所捕獲的數據
，因此傳感器器件的選擇是關鍵。

雖然3D ToF、毫米波雷達等新技術也一同納入到了座艙監測係統中，但圖像傳感器仍是整個係統的監測中心，起到了最為關鍵的信息采集作用。

在此我們為大家推薦兩款適合車載應用的CMOS圖像傳感器，分別是來自ams OSRAM的Mira030和來自安森美（onsmei）的AR0140AT。

Mira係列成像傳感器是ams OSRAM推出的0.3MP全局快門CMOS圖像傳感器，該係列產品擁有高量子效率
，可搭配使用低功率發射器
，即使在昏暗照明條件下也可以實現圖像捕捉。Mira係列產品的尺寸極小
，可在低功耗狀態下運行；全局快門可同時曝光陣列的所有像素，從而捕捉快速運動的目標且不會失真。Mira030是該係列推出的新款產品，它的輸出有效像素陣列為1080H × 1280V，並支持複雜的片上操作，例如高動態範圍（HDR）模式
、外部觸發
、水平或垂直鏡像等。在全圖像分辨率下
，其最大幀速率為180fps。該器件在貿澤電子的料號為Mira030-1RM2WP。

圖10：Mira030產品框圖

（來源：ams OSRAM）

為了方便開發者實現快速評估，ams OSRAM還和英偉達合作提供了基於Mira030的JetCiS評估套件。該套件通過Mira030進行原始圖像捕獲，然後基於Linux的開放式開發平台
，在 nVidia Jetson Nano 嵌入式係統上運行圖像信息處理。通過一個圖形用戶界麵
，用戶可以進行傳感器配置和分析，譬如曝光控製、HDR、直方圖和線輪廓等等。

圖11：JetCis評估套件

（來源：ams OSRAM）

另一款推薦的圖像傳感器AR0140AT
，這是一款1/4英寸，1.0Mp CMOS數字圖像傳感器
，提供1280H x 800V有效像素陣列。該器件的特點是采用了安森美（onsemi）創chuang新xin全quan局ju快kuai門men像xiang素su設she計ji
，適shi用yong於yu準zhun確que快kuai速su的de移yi動dong場chang景jing捕bu捉zhuo。在zai低di光guang度du和he亮liang度du場chang景jing下xia也ye能neng產chan生sheng清qing晰xi的de無wu噪zao點dian圖tu像xiang

，並bing且qie能neng夠gou同tong時shi捕bu捉zhuo連lian續xu視shi頻pin和he單dan幀zhen圖tu像xiang。AR040AT同樣也包含了多種複雜的攝像功能，如自動曝光控製、行跳過模式

、列跳過模式
、像素裝倉以及視頻和單幀模式等。該器件在貿澤電子的推薦產品料號為AR0140AT3C00XUEA0-DPBR2。

圖12：AR0140AT產品圖

（來源：安森美）

要實現座艙監測

，需要較好的光照條件，大功率的LED必不可少。而大功率LED的驅動，則可以選擇同樣來自安森美的NCV30161遲滯降壓恒流驅動器，它是駕駛員監測係統等應用的理想選擇。遲滯控製在負載瞬變和PWM調光期間提供良好的電源抑製和快速響應，專用PWM輸shu入ru可ke實shi現xian寬kuan範fan圍wei的de脈mai衝chong調tiao光guang，高gao開kai關guan頻pin率lv允yun許xu使shi用yong更geng小xiao的de外wai部bu組zu件jian，最zui大da限xian度du地di減jian少shao空kong間jian和he成cheng本ben。該gai器qi件jian推tui薦jian的de具ju體ti產chan品pin型xing號hao在zai貿mao澤ze電dian子zi的de料liao號hao為weiNCV30161MNWTXG。

圖13：NCV30161評估板

（來源：安森美）

DMS不(bu)能(neng)僅(jin)僅(jin)通(tong)過(guo)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)數(shu)據(ju)來(lai)做(zuo)出(chu)決(jue)策(ce)，更(geng)要(yao)結(jie)合(he)多(duo)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)檢(jian)測(ce)信(xin)息(xi)。例(li)如(ru)通(tong)過(guo)方(fang)向(xiang)盤(pan)的(de)轉(zhuan)動(dong)角(jiao)度(du)

，結(jie)合(he)當(dang)前(qian)路(lu)況(kuang)，綜(zong)合(he)判(pan)斷(duan)駕(jia)駛(shi)員(yuan)的(de)狀(zhuang)態(tai)，所(suo)以(yi)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)DMS中也同樣非常關鍵。

ams OSRAM推出的AS5116就是一款符合AEC-Q100車規標準的軸上磁性位置傳感器，工作環境溫度範圍為-40°C至+150°C。該器件采用非接觸式的方式，可在360°完整機械轉動範圍內進行精確角度測量。在旋轉速度高達30,000rpm的情況下
，整個360°轉動中具有僅1°（最大值）的固有非線性度。在5V的工作電壓下
，輸出噪聲低至 2.47mVrms。這些特性使AS5116能夠產生準確的測量輸出。此外，采用8引腳SOIC封裝的占板麵積僅為4.9mm x 6.0mm，與早期的ams OSRAM位置傳感器相比
，更容易集成到汽車係統板布局中。該器件推薦的具體產品型號在貿澤電子的料號為AS5116-HSOM。

圖14：AS5116產品框圖

（來源：ams OSRAM）

結語

座艙監測係統已經邁過了技術成熟期
，即將迎來應用搭載的高峰期，DMS將成為新的安全標準配置。

隨著AI在(zai)座(zuo)艙(cang)內(nei)的(de)賦(fu)能(neng)，未(wei)來(lai)座(zuo)艙(cang)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)也(ye)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)更(geng)多(duo)主(zhu)動(dong)的(de)預(yu)測(ce)服(fu)務(wu)
，為(wei)駕(jia)乘(cheng)者(zhe)提(ti)供(gong)更(geng)舒(shu)適(shi)的(de)乘(cheng)坐(zuo)體(ti)驗(yan)。貿(mao)澤(ze)電(dian)子(zi)代(dai)理(li)了(le)諸(zhu)多(duo)行(xing)業(ye)領(ling)先(xian)的(de)汽(qi)車(che)元(yuan)器(qi)件(jian)廠(chang)商(shang)，提(ti)供(gong)與(yu)座(zuo)艙(cang)監(jian)測(ce)應(ying)用(yong)相(xiang)關(guan)的(de)關(guan)鍵(jian)車(che)規(gui)級(ji)器(qi)件(jian)
，助(zhu)力(li)工(gong)程(cheng)師(shi)實(shi)現(xian)更(geng)安(an)全(quan)的(de)座(zuo)艙(cang)監(jian)測(ce)設(she)計(ji)
，帶(dai)來(lai)更(geng)安(an)全(quan)的(de)未(wei)來(lai)駕(jia)乘(cheng)體(ti)驗(yan)。

相關技術資源 

●   ams OSRAM Mira030 0.3MP全局快門CMOS圖像傳感器，了解詳情>>

●   onsemi 圖像傳感器解決方案，了解詳情>>

●   ams OSRAM AS5116 AEC-Q100軸上磁性位置傳感器
，了解詳情>>

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